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摘要:煤矿开采是专业性较强、同时危险系数较高的一项工作,而目前我国煤矿开采中,一个危害程度较大的潜在隐患就是煤矿的水害问题。因此,采取科学的防水措施提高,有效防止水灾害对煤矿而言显得愈加重要。本文对煤矿水害防治技术管理存在的问题进行了分析,并提出了对应的措施,期有一定的借鉴意义。
关键词:煤矿防治水;技术措施;探析
中图分类号:TD82 文献标识码:A 文章编号:1671-864X(2015)06-0036-02
一、煤矿水害防治的必要性和紧迫性
从防治的必要性方面看,在威胁煤矿安全生产的诸多因素中,水灾害是最主要的因素之一。不言而喻,作为我国的重要能源组成部分,煤矿资源在我国经济和社会发展中起着重要作用。然而,在煤矿开采过程中,一旦发生突水、冒水、透水等事故,就会给煤矿带来严重的人员伤亡和机械设备损害,造成巨大的经济损失,严重影响正常生产经营。而从水害防治的紧迫性看,经过这些年的不断开采,煤矿资源日益紧缺,煤矿巷道掘进的深度和长度不断增加,面临的地质条件越来越复杂,而发生冒水、透水等严重水灾害的概率也在不断上升。所以,为更好的促进煤矿安全平稳生产,必须高度重视各种水灾害的预防,加大工作力度,认真分析研究防治水灾害过程中遇到的问题,推广应用新技术,努力将水灾害发生的机率降到最低。
二、当前煤矿水害防治管理中存在的问题
虽然水灾害在煤矿生产中造成了巨大的人员伤亡和经济损失,严重影响了煤矿的生产经营效益,但是,在防治水灾害管理过程中,还存在不少的问题,概括起来主要有以下几点。
第一,排水设施不够完善。主要是部分中小煤矿没有严格按照排水系统的规定设计自身的排水系统,或者设计的排水系统标准低、规格低,不能满足突发排水要求。少部分的煤矿没有区分主水仓和副水仓,甚至在水仓和泵房之间没有设置安全闸门,在安全出口也没有设置闸门来预防水害。第二,排查检查不够及时。一些煤矿对防治水害的重要性认识不够,在思想上存在麻痹大意,在排查检查时不够仔细认真,排查不够全面深入,没有认真分析矿井周边水况,对存在的水安全隐患没有高度重视。第三,防水技术比较滞后。部分煤矿没有成立专门的防治水管理机构,更没有配备专门的防治水技术人员,在防治水害的知识上、技术上都比较落后,基础性的资料、台账不够完善,缺乏分析研究的资料。第四,防治措施没有到位。对水灾害分析论证不够全面,监测监控不到位;对煤矿掘进面的地质条件缺乏全面分析,特别是在水安全方面没有进行充分探测论证,没有科学掌握开采区岩层结构、水文地质等方面资料;对打通的各个煤矿之间缺少必要的隔挡措施,导致水害发生时,防治工作比较被动。
三、煤矿水害防治技术措施
《煤矿安全规程》要求水文地质条件复杂的矿井必须建立地下水动态观测系统,进行水害预测预报,并制定“防、堵、疏、排、截”五字综合防治措施。水害防治,必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字方针。并采取超前探查、预测预报、优化设计、综合防治的方法,实现不突水、不淹面淹井、不伤人的三大目标。
一是留设安全防水煤(岩)柱。对那些有突水危险又不宜疏排的,可采取留设安全防水煤(岩)柱的措施解决(如:地表水系、导水大断层、采空区积水、老窑水、水患老钻孔等)。对地表水系或顶板含水层留设的安全煤(岩)柱,要经过科学计算,必须弄清“上三带”(冒落带、裂隙带弯曲下沉带)高度,留有足够的安全系数。
二是疏排开采技术。对那些有水患威胁,处理难度不大的,具备疏排条件的,可采取先疏排,消除水患威胁再开采的措施(如:地面积水、煤层顶底板含水层、采空区积水、老窑水等,可采用钻排、泵排、巷排等综合疏排方法)。
三是带压开采技术。当煤层底板承压含水层与开采煤层之间的隔水层,能承受的水头值>实际水头值时,可以“带压开采”,但必须按《煤矿安全规程》规定,制定安全技术措施,报煤矿企业主要负责人审批。
四是探放水施工。在开采过程中,若对水文地质条件、水害情况不清楚,必须按《煤矿安全规程》规定,坚持“有疑必探、先探后掘”的探放水原则编制探放水设计和安全技术措施。开采水淹区下的废弃煤柱时,要按《煤矿安全规程》规定,制定安全技术措施,报煤矿企业技术负责人审批。
五是科学合理建设排水设施。在煤矿巷道掘进中,为确保水安全,应根据实际水文地质状况,合理建设隔水、排水设施。在水平延深掘进中,要选择合适的隔离设施,比如预留煤柱、防水闸门等。同时,为提升抗水害的安全性能,应保障巷道的水平排水能力。在掘进面的最低处,合理设置水仓。此外,如果遇到严重的水灾害威胁,在采掘过程中还要设置临时排水措施,保证排水能力。
六是加强水位探测。可以利用三维地震技术对采掘区域加强探测,看采掘区是否存在断层以及断层的具体位置和延伸方向,进而清楚了解该区域导水性。同时,可以利用瞬变电磁技术对采掘工作面的富水区进行探测,最终合理确定水警戒线。当巷道进入水警戒线后,就要提前探水,根据探得的具体情况,确定针对性强的防治措施。
七是适时对巷道底板加固。如果煤矿的掘进巷道所处的地址条件比较复杂,测到的水压力较大,底板自身的隔水层不能够满足安全隔水的要求时,就应该加强探查,探明其水文地质构造,测得实际水压。在此基础上,考虑对底板进行加固。可以采用注浆加固的办法,增加底板的实际厚度,使其承受的水压高于实际水压,确保底板安全。
八是加强对巷道的支护。在煤矿巷道掘进过程中,如果遇到水文地质条件异常或掘进区含水量较为丰富、水压力较大情况,应该在加固地板的基础上加强对巷道的支护。尤其要做好地板的支护,避免在掘进过程中出现地板涌水现象。在支护方式上,尽可能采用锚杆喷护,避免棚架支护,最大限度减少对地板的破坏。此外,对水害威胁比较严重的区域,还要考虑预留防水煤柱,结合实际地址条件,合理确定煤柱的宽度,充分发挥其防水、挡水功能。
四、水灾出现后的应对策略
煤矿水灾害的发生有时候具有不确定性和不稳定性,虽然采取了各种的预防措施,但是仍然不能避免水灾害的发生。所以,必须成立专门的水灾领导小组,提前制定好水灾害发生后的应急预案,注重对应急预案进行演练,加强彼此开采人员与应急人员之间的沟通联系,保持工作默契。建立健全定期教育培训机制,提高全体员工尤其是采掘工作面施工人员防治水灾害的业务知识和实践能力。
井下透水事故发生时,现场人员应根据具体情况决定行动方案。首先要判断突水地点、原因、水源、危害程度等情况,并立即向矿调度室汇报。
此外,一旦灾情发生,要做好两方面应对策略。一方面,各相关部门必须加强合作,应急办要立刻做好通知,并启动应急预案,其他各部门根据自身职能各负其责,快速投入到抢险任务中去。另一方面,抢险工作要顺序进行。首先要立刻启动排水工作,若排水效果不理想,要立刻打开水仓门,加快排水速度。根据排水进度确定相关排水设施开启或关闭,避免采掘工作面被淹没。若所有排水措施都不能将水排出,应立即组织所有采掘面人员进行撤离。
五、结束语
综上所述,煤矿防治水害工作不但十分必要,而且十分紧迫。因为一旦发生透水、冒水等严重事故,不但直接影响到采掘面工作人员的生命安全,还严重制约煤矿正常生产,进而对国家的能源安全、经济可持续发展以及矿区的生态环境带来不良的影响。所以,必须提高对煤矿水灾害防治的思想认识,强化技术措施,在生产实践中多总结规律,积累经验,全面准确掌握煤矿发生水灾害的种种现象和征兆,采取多种措施加强防治,为矿井安全生产提供安全的生产条件。
参考文献:
[1]陈亮.巷道过断层破碎带的防治水技术探析[J].煤.2014,(02):69-70.
[2]马宏华.探讨关于在煤矿防治水工作常见问题和对策[J].能源与节能, 2014,(02): 31.
[3]袁新建.加强煤矿防治水技术管理措施的分析[J].内蒙古煤炭经济, 2013,(04):101~104.
作者简介:马超磊,男,汉,1987.7,本科,河南理工大学(安全工程专业)助理工程师。
关键词:煤矿防治水;技术措施;探析
中图分类号:TD82 文献标识码:A 文章编号:1671-864X(2015)06-0036-02
一、煤矿水害防治的必要性和紧迫性
从防治的必要性方面看,在威胁煤矿安全生产的诸多因素中,水灾害是最主要的因素之一。不言而喻,作为我国的重要能源组成部分,煤矿资源在我国经济和社会发展中起着重要作用。然而,在煤矿开采过程中,一旦发生突水、冒水、透水等事故,就会给煤矿带来严重的人员伤亡和机械设备损害,造成巨大的经济损失,严重影响正常生产经营。而从水害防治的紧迫性看,经过这些年的不断开采,煤矿资源日益紧缺,煤矿巷道掘进的深度和长度不断增加,面临的地质条件越来越复杂,而发生冒水、透水等严重水灾害的概率也在不断上升。所以,为更好的促进煤矿安全平稳生产,必须高度重视各种水灾害的预防,加大工作力度,认真分析研究防治水灾害过程中遇到的问题,推广应用新技术,努力将水灾害发生的机率降到最低。
二、当前煤矿水害防治管理中存在的问题
虽然水灾害在煤矿生产中造成了巨大的人员伤亡和经济损失,严重影响了煤矿的生产经营效益,但是,在防治水灾害管理过程中,还存在不少的问题,概括起来主要有以下几点。
第一,排水设施不够完善。主要是部分中小煤矿没有严格按照排水系统的规定设计自身的排水系统,或者设计的排水系统标准低、规格低,不能满足突发排水要求。少部分的煤矿没有区分主水仓和副水仓,甚至在水仓和泵房之间没有设置安全闸门,在安全出口也没有设置闸门来预防水害。第二,排查检查不够及时。一些煤矿对防治水害的重要性认识不够,在思想上存在麻痹大意,在排查检查时不够仔细认真,排查不够全面深入,没有认真分析矿井周边水况,对存在的水安全隐患没有高度重视。第三,防水技术比较滞后。部分煤矿没有成立专门的防治水管理机构,更没有配备专门的防治水技术人员,在防治水害的知识上、技术上都比较落后,基础性的资料、台账不够完善,缺乏分析研究的资料。第四,防治措施没有到位。对水灾害分析论证不够全面,监测监控不到位;对煤矿掘进面的地质条件缺乏全面分析,特别是在水安全方面没有进行充分探测论证,没有科学掌握开采区岩层结构、水文地质等方面资料;对打通的各个煤矿之间缺少必要的隔挡措施,导致水害发生时,防治工作比较被动。
三、煤矿水害防治技术措施
《煤矿安全规程》要求水文地质条件复杂的矿井必须建立地下水动态观测系统,进行水害预测预报,并制定“防、堵、疏、排、截”五字综合防治措施。水害防治,必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字方针。并采取超前探查、预测预报、优化设计、综合防治的方法,实现不突水、不淹面淹井、不伤人的三大目标。
一是留设安全防水煤(岩)柱。对那些有突水危险又不宜疏排的,可采取留设安全防水煤(岩)柱的措施解决(如:地表水系、导水大断层、采空区积水、老窑水、水患老钻孔等)。对地表水系或顶板含水层留设的安全煤(岩)柱,要经过科学计算,必须弄清“上三带”(冒落带、裂隙带弯曲下沉带)高度,留有足够的安全系数。
二是疏排开采技术。对那些有水患威胁,处理难度不大的,具备疏排条件的,可采取先疏排,消除水患威胁再开采的措施(如:地面积水、煤层顶底板含水层、采空区积水、老窑水等,可采用钻排、泵排、巷排等综合疏排方法)。
三是带压开采技术。当煤层底板承压含水层与开采煤层之间的隔水层,能承受的水头值>实际水头值时,可以“带压开采”,但必须按《煤矿安全规程》规定,制定安全技术措施,报煤矿企业主要负责人审批。
四是探放水施工。在开采过程中,若对水文地质条件、水害情况不清楚,必须按《煤矿安全规程》规定,坚持“有疑必探、先探后掘”的探放水原则编制探放水设计和安全技术措施。开采水淹区下的废弃煤柱时,要按《煤矿安全规程》规定,制定安全技术措施,报煤矿企业技术负责人审批。
五是科学合理建设排水设施。在煤矿巷道掘进中,为确保水安全,应根据实际水文地质状况,合理建设隔水、排水设施。在水平延深掘进中,要选择合适的隔离设施,比如预留煤柱、防水闸门等。同时,为提升抗水害的安全性能,应保障巷道的水平排水能力。在掘进面的最低处,合理设置水仓。此外,如果遇到严重的水灾害威胁,在采掘过程中还要设置临时排水措施,保证排水能力。
六是加强水位探测。可以利用三维地震技术对采掘区域加强探测,看采掘区是否存在断层以及断层的具体位置和延伸方向,进而清楚了解该区域导水性。同时,可以利用瞬变电磁技术对采掘工作面的富水区进行探测,最终合理确定水警戒线。当巷道进入水警戒线后,就要提前探水,根据探得的具体情况,确定针对性强的防治措施。
七是适时对巷道底板加固。如果煤矿的掘进巷道所处的地址条件比较复杂,测到的水压力较大,底板自身的隔水层不能够满足安全隔水的要求时,就应该加强探查,探明其水文地质构造,测得实际水压。在此基础上,考虑对底板进行加固。可以采用注浆加固的办法,增加底板的实际厚度,使其承受的水压高于实际水压,确保底板安全。
八是加强对巷道的支护。在煤矿巷道掘进过程中,如果遇到水文地质条件异常或掘进区含水量较为丰富、水压力较大情况,应该在加固地板的基础上加强对巷道的支护。尤其要做好地板的支护,避免在掘进过程中出现地板涌水现象。在支护方式上,尽可能采用锚杆喷护,避免棚架支护,最大限度减少对地板的破坏。此外,对水害威胁比较严重的区域,还要考虑预留防水煤柱,结合实际地址条件,合理确定煤柱的宽度,充分发挥其防水、挡水功能。
四、水灾出现后的应对策略
煤矿水灾害的发生有时候具有不确定性和不稳定性,虽然采取了各种的预防措施,但是仍然不能避免水灾害的发生。所以,必须成立专门的水灾领导小组,提前制定好水灾害发生后的应急预案,注重对应急预案进行演练,加强彼此开采人员与应急人员之间的沟通联系,保持工作默契。建立健全定期教育培训机制,提高全体员工尤其是采掘工作面施工人员防治水灾害的业务知识和实践能力。
井下透水事故发生时,现场人员应根据具体情况决定行动方案。首先要判断突水地点、原因、水源、危害程度等情况,并立即向矿调度室汇报。
此外,一旦灾情发生,要做好两方面应对策略。一方面,各相关部门必须加强合作,应急办要立刻做好通知,并启动应急预案,其他各部门根据自身职能各负其责,快速投入到抢险任务中去。另一方面,抢险工作要顺序进行。首先要立刻启动排水工作,若排水效果不理想,要立刻打开水仓门,加快排水速度。根据排水进度确定相关排水设施开启或关闭,避免采掘工作面被淹没。若所有排水措施都不能将水排出,应立即组织所有采掘面人员进行撤离。
五、结束语
综上所述,煤矿防治水害工作不但十分必要,而且十分紧迫。因为一旦发生透水、冒水等严重事故,不但直接影响到采掘面工作人员的生命安全,还严重制约煤矿正常生产,进而对国家的能源安全、经济可持续发展以及矿区的生态环境带来不良的影响。所以,必须提高对煤矿水灾害防治的思想认识,强化技术措施,在生产实践中多总结规律,积累经验,全面准确掌握煤矿发生水灾害的种种现象和征兆,采取多种措施加强防治,为矿井安全生产提供安全的生产条件。
参考文献:
[1]陈亮.巷道过断层破碎带的防治水技术探析[J].煤.2014,(02):69-70.
[2]马宏华.探讨关于在煤矿防治水工作常见问题和对策[J].能源与节能, 2014,(02): 31.
[3]袁新建.加强煤矿防治水技术管理措施的分析[J].内蒙古煤炭经济, 2013,(04):101~104.
作者简介:马超磊,男,汉,1987.7,本科,河南理工大学(安全工程专业)助理工程师。